ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΤΕΧΝΩΝ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ. Πτυχιακή διατριβή ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΑΙΧΝΙΔΙΟΥ ΜΕ ΤΟ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ BLENDER

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΤΕΧΝΩΝ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ Πτυχιακή διατριβή ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΑΙΧΝΙΔΙΟΥ ΜΕ ΤΟ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ BLENDER Μικαέλλα Παπαγιάννη Λεμεσός 2011

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΤΕΧΝΩΝ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ ΚΑΙ ΓΡΑΦΙΚΩΝ ΤΕΧΝΩΝ Πτυχιακή διατριβή ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΑΙΧΝΙΔΙΟΥ ΜΕ ΤΟ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ BLENDER Μικαέλλα Παπαγιάννη Επιβλέπων καθηγητής Δρ. Χαράλαμπος Πουλλής Λεμεσός 2011

Πνευματικά δικαιώματα Copyright Μικαέλλα Παπαγιάννη, 2011 Με επιφύλαξη παντός δικαιώματος. All rights reserved. Η έγκριση της πτυχιακής εργασίας από το Τμήμα Πολυμέσων και Γραφικών Τεχνών του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Κύπρου δεν υποδηλώνει απαραιτήτως και αποδοχή των απόψεων του συγγραφέα εκ μέρους του Τμήματος. ii

Θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τον καθηγητή Δρ. Χαράλαμπο Πουλλή για την εμπιστοσυνη που μου έδειξε και για τις χρήσιμες συμβουλές και την υποστήριξη που μου παρείχε κατα τη διάρκεια εκπόνησης της διπλωματικής μου εργασίας. iii

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η πτυχιακή αυτή εργασία εκπονήθηκε στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Κύπρου από το Τμήμα Πολυμέσων και Γραφικών Τεχνών υπό την επίβλεψη του καθηγητή Δρ. Χαράλαμπος Πουλλής. Η εργασία αυτή έχει ως θέμα την ανάπτυξη παιχνιδιού με το λογισμικό Blender. Το λογισμική Blender παρέχει μια συλλογή από εργαλεία που επιτρέπουν την δημιουργία τρισδιάστατου περιεχομένου. Συγκεκριμένα, το Blender επιτρέπει την δημιουργία ολοκληρωμένων παιχνιδιών, για παράδειγμα, την μοντελοποίηση, Εικόνα 1: Logo Blender animation, τεχνητή νοημοσύνη κτλ. Ο στόχος αυτής της διπλωματικής εγρασίας είναι η κατανόηση των κύριων εννοιών σχετικά με τα παιχνίδια υπολογιστών και την εκμάθηση του λογισμικού Blender με αποτέλεσμα την ενσωμάτωσή τους σε μια εφαρμογή του σχεδιασμού και της ανάπτυξης ενός παιχνιδιού. Η δημιουργία αυτού του παινιδιού ανήκει στην κατηγορία πλατφορμα δράσης (platformers action), και όπως κάθε παιχνίδι, διαδραματίζεται μια ιστορία, κάποιο σενάριο. Ο πρωταγωνιστής είναι ένα σκιουράκι το οποίο ονομάζεται Churri, που στα ισπανικά σημαίνει αγάπη. Πήρε αυτό το όνομα επειδή το σκιουράκι ερωτεύεται μια πανέμορφη σκιουρίνα, την Luna. Luna στα ισπανικά σημαίνει φεγγάρι. Μια μέρα την κλέβει ένας κακός, ο Malo (=κακός) και η σκιουρίνα ρίχνει βελανίδια στην διαδρομή, για να μπορεί ο Churri να την βρεί. Με αυτό το σενάριο, το παιχνίδι περίλαμβάνει διάφορα τρισδιάστατα στάδια. Το κάθε στάδιο είναι ένας κλειστός κόσμος στον οποίο ο χρήστηςπαίκτης, κατά την διάρκεια του παιχνιδιού, Εικόνα 2: Βελανίδι είναι ελεύθερος να περιηγηθεί μέσα στο τρισδιάστατο κόσμο όπου αλληλεπιδρά με τα αντικείμενα του παιχνιδιού. Επίσης, σε κάθε στάδιο υπάρχει μια κλειστή πόρτα όπου ο παίκτης πρέπει να την ανοίξει για να περάσει στο επόμενο στάδιο. Μέσα στα στάδια iv

υπάρχουν κρυμμένα βελανίδια, όπου ο παίχτης πρέπει να τα βρεί, έτσι ώστε να ανοίξει την πόρτα. Ο βασικότερος στόχος της διπλωματικής εργασίας, είναι να προσφέρω το αίσθημα της ευχαρίστησης στον παίκτη όπου ο χρήστης να μπορεί να ξεφεύγει από την καθημερινή του ρουτίνα. Σημαντική αναφορά είναι η κατηγορία που απονέμεται ένα παιχνίδι χρησιμοποιώντας κατα βάση τα κριτήρια που ορίζονται για κάθε ηλικία για τις ταινίες και τα DVD. Το παιχνίδι απευθύνεται σε παιδιά ηλικίας 8 ετών και άνω. Συνήθως αυτή η κατηγορία είναι γνωστά από τα κινούμενα σχέδια για παιδιά. v

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΠΕΡΙΛΗΨΗ... iv ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ... vi ΕΙΣΑΓΩΓΗ... x 1 Υπάρχουσα Δουλειά... 8 1.1 Το παιχνίδι και ο άνθρωπος... 1 1.1.1 Εκπαιδευτικά Παιχνίδια... 2 1.1.3 Marketing & Advertising... 2 1.2 Ηλεκτρονικά Παιχνίδια... 3 1.2.1 Παιχνίδια Δράσης (action games)... 4 1.2.2 Παιχνίδια στρατηγικής (strategy games)... 5 1.2.3 Παιχνίδια ρόλων (role playing games)... 5 1.2.4 Παιχνίδια σκέψης (puzzle games)... 6 1.2.5 Παιχνίδια εξομοίωσης (simulation games)... 6 1.2.6 Παιχνίδια περιπέτειας (Adventure games)... 7 2 Περιγραφή Παιχνιδιού... 8 2.1 Διάγραμμα... 8 3 Μοντελοποίηση (Modeling)... 10 3.1 Εισαγωγή... 10 3.2 Είδη Γεωμετρίας... 10 3.2.1 Polygonal Modeling... 10 3.2.2 Nurbs Modeling... 11 3.2.3 Subdivision Surfaces... 12 3.2.4 Είδος Γεωμετρία για εφαρμογές παιχνιδιών... 12 vi

3.3 Static Object Modeling... 13 3.3.1 Polygon... 13 3.3.2 Δημιουργία Σκηνών... 16 3.4 Δημιουργία Χαρακτήρων... 17 4 Animation... 20 4.1 Εισαγωγή... 20 4.2 Key Frame Animation... 20 4.2.1 Εισαγωγή... 20 4.2.2 Key Frame Animation in Blender... 21 4.3 Skeleton and Rigging... 21 4.3.1 Εισαγωγή... 21 4.3.2 Skeleton... 22 4.3.3 Rigging... 23 4.3.4 Weight Painting Tool... 24 4.3.5 Armature Animation... 25 5 Game Logic... 26 5.1 Game Engine... 26 5.2 Logic Bricks... 27 5.2.1 Sensors... 27 5.2.2 Controllers... 27 5.2.3 Actuators... 27 5.3 Game Logic Character... 28 5.4 Game Logic Object... 30 5.4.1 Αυτοκίνητο... 30 5.4.2 Βελανίδια... 31 5.4.3 Η πόρτα... 31 vii

5.4.4 Next Level... 32 5.5 Game Logic CameraScene... 32 5.5.1 Αριθμός Βελανιδιών... 32 6 Πειραματικά Αποτελέσματα... 34 6.1 Παιχνίδι... 34 7 Αξιολόγηση... 38 7.1 Κατάλληλο για παιδιά 8 χρονών και άνω... 38 7.2 Ψυχαγωγικό Παιχνίδι... 39 7.3 Βαθμός Δυσκολίας... 39 7.4 Ιστορία του Παιχνίδι... 40 7.5 Σχεδιασμός Κόσμου και Αντικειμένου... 40 7.6 Συνολική Εικόνα... 41 8 Συμπέρασμα... 42 8.1 Μελλοντικές Βελτιώσεις... 42 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ... 43 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ... 45 9.1 Αξιολογήσης Παιχνιδιού... 45 viii

ix

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το Blender προσφέρει ένα νέο και μοναδικό τρόπο για να εξερεύνηση της διάδρασης τρισδιάστατων γραφικών. Είναι ένα λογισμικό που έχει μια πλήρως ολοκληρωμένη τρισδιάστατη δημιουργία και που έχει όλα τα εργαλεία για την πραγματοποίηση animation με τρισδιάστατα γραφικά. Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά, δίνει στον καλλιτέχνη μια πολύ ομαλή ροή εργασίας από το σχεδιασμό, τη διαμόρφωση, εμψύχωση και επί τη δημοσίευση του τρισδιάστατου περιεχόμενο. [Wickes, 2009, σ.1 Brito, 2008, σ.6 Mullen, 2007, σ.3] Εικόνα 3: Το λογισμικό Blender Ένα σημαντικό μέρος του λογισμικού Blender είναι το game engine. Μέσα από το game engine, θα γίνεται αλληλεπίδραση μέσα σε ένα τρισδιάστατο κόσμο σε πραγματικό χρόνο, έλεγχος μεταξύ των αντικειμένων, τα οποία μπορούν να αλληλεπιδράσουν με άλλα αντικείμενα σε αυτόν το περιβάλλον. Το game engine είναι η καρδιά ενός παιχνιδιού και αποτελείται από διάφορα μέρη. Ένα μέρος εμφανίζει τον τρισδιάστατο κόσμο και τα αντικείμενα στην οθόνη, το σχέδιο και την επανασχεδίαση των σκηνών, καθώς και τα αντικείμενα να αλλάζουν. Ένα άλλο μέρος αφορά τη λήψη αποφάσεων που γίνεται μέσα στο παιχνίδι όταν υπάρχουν 2 ή περισσότεροι δρόμοι να ακολουθίσεις. Ένα άλλο μέρος προσομοιώνει την φυσική, όπως η βαρύτητα, αδράνεια, ορμή και ούτω καθεξής. Ωστόσο, ένα άλλο μέρος ανιχνεύει πότε τα αντικείμενα συγκρούονται μεταξύ τους, ενώ ένα άλλο κινείται στο χώρο. [Mullen, 2007, σ.267] Οι ανθρώποι παίζουν παιχνίδια για πολλούς διάφορους λόγους και τα παιχνίδια συνεχώς εξελίσσονται. Στην διπλωματική αυτή εργασία, ο βασικότερος στόχος της, είναι η δημιουργία του παιχνιδιού για λόγους ψυχαγωγίας, δίνοντας στον παίκτη το αίσθημα της ευχαρίστησης. Αυτό έχει ώς αποτέλεσμα, ο χρήστης δραπετεύει από το άγχος της καθημερινής ζωής. Η διασκέδαση του παιχνιδιού είναι μια εκτροπή που βυθίζει τους παίκτες σε ένα εναλλακτικό κόσμο, συμμετέχοντας πραγματικά και ξεχνώντας προσωρινά ότι η διάδραση αφορά ένα εικονικό κόσμο. x

Εικόνα 4: Παιδιά που παίζουν παιχνίδια στον ηλεκτρονικό υπολογιστή Σημαντική αναφορά είναι η κατηγορία που απονέμεται ένα παιχνίδι σύμφωνα με το θέμα του όπως η γλώσσα, οι αναφορές της σεξουαλικότητας, της βίας και του τρόμου, χρησιμοποιώντας κατα βάση τα κριτήρια που ορίζονται για κάθε ηλικία για τις ταινίες και τα DVD. Το κοινό στο οποίο απευθύνεται το παιχνίδι είναι από 8 ετών και άνω. Συνήθως αυτή η κατηγορία είναι γνωστά από τα κινούμενα σχέδια για παιδιά. Υπάρχει μια διαφορετική ρύθμιση φαντασίας με τα μη ρεαλιστικά όπλα που χρησιμοποιούνται και δεν θα υπάρχει εικόνα των ρεαλιστικών τραυματισμών. Η γλώσσα θα είναι πολύ ήπια και δεν θα υπάρξει εστίαση στην σεξουαλική συμπεριφορά πέρα από τις δραστηριότητες όπως το φίλημα και το αγκάλιασμα. Δεν θα υπάρξει καμία εικόνα των επικίνδυνων δραστηριοτήτων όπου τα μικρά παιδιά είναι πιθανό να αντιγράψουν ως αποτέλεσμα της προσπάθειας τους έξω του παιχνιδιού. xi

1 ΥΠΑΡΧΟΥΣΑ ΔΟΥΛΕΙΑ 1.1 Το παιχνίδι και ο άνρθωπος Η προέλευση του παιχνιδιού προέρχεται πριν από πολύ παλιά χρόνια. Πολλοί ερευνητές, ανθρωπολόγοι και αρχαιολόγοι ανακάλυψαν τα χνάρια του παιχνιδιού από την εποχή των αρχαίων Αιγυπτίων. Στις τοιχογραφίες τους, διακρίνεται ότι τα παιχνίδια ήταν πολεμικά, ακροβατικά και χορευτικά. Τα παιδιά έπαιζαν με κρίκους, τόξα, ακόντια, στεφάνια, σβούρες κ.α. Ένας αρχαιολόγος βρήκε ένα επιτραπέζιο παιχνίδι με ζάρια και διάφορα άλλα κομμάτια που το αποτελούσαν, μέσα στο τάφο ενός βασιλιά της Αιγύπτου. [Κάρκαλος, 2000, σ.10 Huizinga, 1989, σ.9,11] Εικόνα 5: Ο φαραό Τουταγχαμόν Το παιχνίδι γίνεται ως ένα ξεχωριστό και ενδιαφέρον παράγοντα στην ζωή του ανθρώπου. Ειδικά για το παιδί, το παιχνίδι είναι η ίδια του, η ζωή. Όπως είναι απαραίτητο ο αέρας και το φαγητό στην ζωή του ανθρώπου, έτσι το παιχνίδι είναι ζωτική ανάγκη για το παιδί. [Δαράκη, 1994, σ.7 - Huizinga, 1989, σ.9 - Κάρκαλος, 2000, σ.1] Εικόνα 6: Το παιδί και το παιχνίδι Η σημασία του παιχνιδιού είναι πολύ σημαντική για τον άνθρωπο. Σε κάθε μεταγενέστερη φάση της ζωής του ανθρώπου, αναζητά το παιχνίδι για λόγους διαφυγής από την καθημερινή ρουτίνα, αναψυχής ή και απασχόλησης. Ακόμη το παιχνίδι αποτελείται σαν μια ενδιαφέρουσα απασχόληση του ψυχικού και πνευματικού ανθρώπου που έχει ως στόχο τη συναισθηματική του ευχαρίστηση. [Δαράκη, 1994, σ.11 - Κάρκαλος, 2000, σ.3 Novak, 2008, σ.72] 1

1.1.1 Εκπαιδευτικά Παιχνίδια Υπάρχουν παιχνίδια που έχουν δημιουργηθεί για σκοπούς εκμάθησης και παράλληλα για να δίνουν στον παίκτη το αίσθημα της διασκέδασης. Αυτά τα παιχνίδια ονομάζονται εκπαιδευτικά παιχνίδια (education) και απευθύνονται κυρίως στα παιδιά. Τα εκπαιδευτικά παιχνίδια έχουν ως στόχο να ενθαρρύνουν τα παιδιά για την ανάπτυξη της λογικής και απόκτηση δεξιοτήτων και γνώσης με ευχάριστο τρόπο. Τέτοια παιχνίδια περιλαμβάνουν διάφορα θέματα όπως γεωγραφία, μαθηματικά, ελληνική γλώσσα. Στην Εικόνα 6 είναι το παιχνίδι "Math Blaster" το οποίο είναι ένα από τα παιχνίδια που μαθαίνουν τα παιδιά την αριθμητική (http://www.mathblaster.com/). Το "Reader Rabbit" (Εικόνα 7) είναι ένα παιχνίδι που βοηθά τα παιδιά στην εκμάθηση της ορθογραφίας, λεξιλόγιο, ανάγνωση, επιστήμη, μαθηματικά κ.α. (http://www.reader-rabbit.com/). [Novak, 2008, σ.73] Εικόνα 6: Math Blaster game Εικόνα 7: Reader Rabbit game 1.1.2 Marketing & Advertising Game Μερικά άλλα παιχνίδια, κυρίως τα ηλεκτρονικά παιχνίδια δημιουργήθηκαν για τη διαφήμιση ή την προώθηση κάποιου προϊόντος ή μιας υπηρεσίας. Η ιστοσελίδα μιας διαφημιστικής εταιρείας παρέχει διαδραστικά παιχνίδια με στόχο να κερδίσουν περισσότερους πελάτες και να γνωρίσουν καλύτερα τα προϊόντα της. [Novak, 2008, σ.78-79] Εικόνα 8: BK Bobble Bowl δημιουργήθηκε για διαφήμιση της εταιρίας του Burger King 2

1.2 Ηλεκτρονικά Παιχνίδια Τα ηλεκτρονικά παιχνίδια είναι όπως τα παιχνίδια της παιδική ηλικίας, που βασίζονται στην ενεργή συμμετοχή του παίκτη. Ο παίκτης έρχεται σε αλληλεπίδραση με πρόσωπα, χαρακτήρες και ιστορίες. Όπως κάθε παιχνίδι, έτσι και τα ηλεκτρονικά παιχνίδια έχουν καθορισμένα όρια, κανόνες, στόχους, διαδικασίες και αποτελέσματα. Η συμμετοχή του παίκτη με βάση τις επιτρεπόμενες διαδικασίες, επιχειρούν να εκπληρώσουν τους στόχους του παιχνιδιού. Όμως για να εκπληρωθούν οι στόχοι, θα πρέπει να αναπτυχθεί η σύγκρουση και ο ανταγωνισμός. [Κάρκαλος, 2000, σ.3 - Συράκη, 2004, σ.3] Εικόνα 9: Microsoft s Xbox 360 Εικόνα 10: Sony s PlayStation 3 Εικόνα 11: Nintendo s Wii Τα πρώτα ηλεκτρονικά παιχνίδια δεν τοποθετούνταν στο σπίτι ή σε χώρους αναψυχής αλλά ήταν εγκατεστημένα σε εργαστήρια, σε πανεπιστήμια, ακόμα και σε στρατόπεδα. Στο στρατόπεδο χρησιμοποιούσαν τα ηλεκτρονικά παιχνίδια για καλύτερη εκμάθηση της άμυνας του εχθρού και για διαφυγής από την αυστηρή εκπαίδευση. Αργότερα τα ηλεκτρονικά παιχνίδια έχουν εγκατασταθεί σε διάφορες κονσόλες και arcade πλατφόρμες. Μερικές κονσόλες είναι Microsoft s Xbox 360, Sony s PlayStation 3 και Nintendo s Wii. Όμως αυτές οι κονσόλες έχουν το δικό τους ιδιοκτήτη, ο οποίος διαχειρίζει αυτές τις πλατφόρμες. Η μόνη Εικόνα 11: Ηλεκτρονικός Υπολογιστής πλατφόρμα που δεν έχει διαχειριστής είναι ο ηλεκτρονικός υπολογιστής. Ο ηλεκτρονικός υπολογιστής έχει πολλούς επεξεργαστές (Pentium 4, Celeron, Core Solo, Core Duo, Core 2 Duo, Core 2 Quad, Atom, Athlon ), πολλές κάρτες γραφικών (AMD, NVidia, Intel), αρκετά 3

λειτουργικά (Windows XP, Windows Vista, Mac OS, Linux) με πολλούς συνδυασμούς μνήμης RAM (1 GB, 2 GB, 4GB, 8GB, 16GB) και με διαφορετικές συχνότητες. Περιλαμβάνει πάντα οδηγό DVD, πληκτρολόγιο και ποντίκι. Έχει την δυνατότητα να συνδέεται και στο Internet. [Novak, 2008, σ.4-5, 80-83 Dunniway & Novak, 2008, σ.28-29] Πολλά είδη παιχνιδιών αναπτύχθηκαν στον ηλεκτρονικό υπολογιστή λόγο της μεγάλης χωρητικότητάς του. Κάθε είδος παιχνιδιού αναλύει τον τρόπο που παίζει ο χρήστης, το στιλ και το ρυθμό του παιχνιδιού, και ακόμα, την αλληλεπίδραση με το χρήστη. Τα επικρατέστερα παιχνίδια είναι: Παιχνίδια Δράσης (action games), Παιχνίδια στρατηγικής (strategy games), Παιχνίδια ρόλων (role playing games), Παιχνίδια σκέψης (puzzle games), Παιχνίδια εξομοίωσης (simulation games) και Παιχνίδια περιπέτειας (Adventure games). (Novak, 2008, σ.94-106) 1.2.1 Παιχνίδια Δράσης (action games) Εικόνα 12: Sonic the Hedgehog Game Ο κυριότερος στόχος των παιχνιδιών δράσης είναι η γρήγορη εκτόξευση του εχθρού, αποφεύγοντας παράλληλα η αυτοκαταστροφή. Κατά την διάρκεια του παιχνιδιού, τα παιχνίδια δράσης απαιτούν γρήγορα αντανακλαστικά και καλό συγχρονισμό ματιού και χεριού. Κύριο χαρακτηριστικό είναι η λιτότητα του σχεδιασμού. Δηλαδή πρέπει να είναι απλό για να βοηθά τον παίκτη να επικεντρώνεται στο παιχνίδι και να αντιδρά στο σωστό 4

χρόνο. Ο περίπλοκος σχεδιασμός δεν βοηθά τον εγκέφαλο να επεξεργαστεί πολλές συμπληρωματικές πληροφορίες σε ένα γρήγορο περιβάλλον. (Novak, 2008, σ.94-95) 1.2.2 Παιχνίδια στρατηγικής (strategy games) Εικόνα 13: Σκάκι Τα παιχνίδια στρατηγικής αποτελούνται από τα κλασικά επιτραπέζια παιχνίδια, για παράδειγμα, το σκάκι όπου ο παίκτης οργανώνει και καθοδηγεί ολόκληρες ομάδες για την επίτευξη ενός στόχου. Η θεματολογία τους περιλαμβάνει τον πόλεμο, το εμπόριο, την κατάκτηση εδαφών και βασίζονται στην διαχείριση πόρων και ανθρώπινου δυναμικού. (Novak, 2008, σ.106) 1.2.3 Παιχνίδια ρόλων (role playing games) Τα παιχνίδια ρόλων δημιουργήθηκαν το 1970. Στο παιχνίδι αυτό, ο παίκτης αναλαμβάνει το ρόλο ενός χαρακτήρα, για παράδειγμα, πολεμι στή, μάγο, ιερείς, ξωτικά ή κλέφτες. Επίσης ο παίκτης εξερευνά μπουντρούμια, σκοτώνει τέρατα και συγκεντρώνει θησαυρό. (Novak, 2008, σ.100) Εικόνα 14: Elder Scrolls IV Games 5

1.2.4 Παιχνίδια σκέψης (puzzle games) Τα παιχνίδια σκέψης επικεντρώνονται στο να επιλύει ο χρήστης κάποιο προβλήματος ή παζλ. Ο παίκτης δεν ελέγχει κάποιο χαρακτήρα. Σε κάποιες περιπτώσεις υπάρχουν παιχνίδια, αυτού του είδους, που εξιστορούν μικρές ιστορίες. Ένα άλλο χαρακτηριστικό είναι ο πραγματικός χρόνος, ο οποίος έχει στόχο να περιπλέξει τον χρήστη. Επίσης, είναι παιχνίδια απλού χειρισμού με μικρές τεχνικές απαιτήσεις. Ένα από τα πιο δημοφιλή παιχνίδια σκέψης είναι το Tetris. (Novak, 2008, σ.99-100) Εικόνα 15: Bejeweled Game 1.2.5 Παιχνίδια εξομοίωσης (simulation games) Τα παιχνίδια εξομοίωσης επιχειρούν να αναπαράγουν συστήματα και μηχανές μέσα σε ένα εικονικό περιβάλλον, όπου λειτουργούν τις ίδιες δραστηριότητες και συμπεριφορές από τον πραγματικό κόσμο. Μερικά παιχνίδια εξομοίωσης χρησιμοποιούνται στα στρατιωτικά και κυβερνητικά ιδρύματα για την κατάρτιση και πρόσληψη. Επίσης έχουν δημιουργηθεί και για Εικόνα 16: Flight Simulator Games 6

ψυχαγωγικούς σκοπούς. Τα παιχνίδια εξομοίωσης περιλαμβάνει τα αθλητικά παιχνίδια (sports games), τα παιχνίδια κατασκευής και διαχείρισης (Process Simulations) και τα παιχνίδια οδηγικής εξομοίωσης (Vehicle Simulation) όπως είναι το παιχνίδι "Microsoft s Flight Simulator. (Novak, 2008, σ.103-106) 1.2.6 Παιχνίδια περιπέτειας (Adventure games) Τα παιχνίδια περιπέτειας βασίζονται στην εξερεύνηση, στην συλλογή, στην λύση γρίφων, στο σενάριο και στην σκέψη. Ο παίκτης χειρίζεται ένα χαρακτήρα του παιχνιδιού προσπαθώνται να εξερευνήσει το χώρο, να αλληλεπιδράσει με τα αντικείμενα του περιβάλλοντος του, καθώς επίσης να συνομιλεί με άλλους χαρακτήρες. (Novak, 2008, σ.97-98) Εικόνα 17: Bowja The Ninja Game 7

2 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΑΙΧΝΙΔΙΩΝ 2.1 Διάγραμμα Διάγραμμα 1: Η δημιουργία παιχνιδιού Η δημιουργία παιχνιδιού σε ένα πρόγραμμα τρισδιάστατη μοντελοποίηση, είναι αρκετά πολύπλοκη διαδικασία, όπου η εκτέλεσή της απαιτεί αρκετό χρόνο. Η εκτέλεση αυτή ακολουθεί μια συγκεκριμένη πορεία: 1. Concept: Το αρχικό στάδιο λαμβάνει γενικές ιδέες για να σχηματίσει την συνολική εικόνα του χαρακτήρα, απαντώντας γενικές ερωτήσεις που σχετίζονται για την δημιουργία του παιχνιδιού. Στην περίπτωση της εργασίας αυτής, ο πρωταγωνιστής μου είναι ένα μικρό αρσενικό σκιουράκι (Churri), μικρής ηλικίας, το οποίο προσπαθεί να βρει την αγαπημένη του σκούρυνα (Luna). 8

2. Storyboarding: Το στάδιο αυτό, δημιουργήθηκε το σκίτσο του χαρακτήρα από μια μικρή έρευνα της μορφής του σκίουρου. Τα πιο γνωστά χαρακτηριστικά του σκίουρου είναι η μακριά φουντωτή ουρά και τα πισινά του πόδια σχετικά μεγάλα. 3. Μοντελοποίηση: Μια μέθοδος αναπαράστασης εικονικού περιβάλλοντος είναι με την δημιουργία εικόνων και γραφικών στο υπολογιστή. Αυτή η μέθοδος, κατορθώνεται η τρισδιάστατη μοντελοποίηση η οποία είναι η διαδικασία ανάπτυξης αναπαράστασης οποιουδήποτε τρισδιάστατου αντικειμένου μέσω ειδικού λογισμικού. Σε αυτό το στάδιο της εργασίας, ολοκληρώνονται οι χαρακτήρες και οι τρισδιάστατοι χώροι του παιχνιδιού, τα οποία είναι φτιαγμένα από διάφορες γεωμετρικές οντότητες, όπως ο κύβος, ο κώνος, η σφαίρα κ.λπ.. Όλα αυτά τα σχήματα, όταν είναι συνδεδεμένα μεταξύ τους, συνθέτουν μια μορφή τρισδιάστατου περιεχομένου. Για περισσότερη ανάλυσει γίνεται στο κεφάλαιο 3. 4. Skeleton & Rigging: Η κίνηση του χαρακτήρα στα παιχνίδια για να παρέχει περισσότερο ρεαλισμό στο animation, χρησιμοποιείται η τεχνική του skeleton και rigging. Αυτή η τεχνική, εισάγεται μέσα στο χαρακτήρα ένα σύστημα οστών που σχηματίζουν το σκελετό του. Το κάθε οστό συνδέεται με τα διπλανά του, δημιουργώντας ένα σύνολο ιεραρχικών σχέσεων (parent-child) ανάμεσά τους. Το οστό που αποτελεί το child επηρεάζεται από την κίνηση του οστού που είναι parent σε αυτό. Ενώ αντιθέτως η μετακίνηση του οστού child δεν επηρεάζει το οστό parent. Για περισσότερη ανάλυσει γίνεται στο κεφάλαιο 4. 5. Game Logic: Το λογισμικού Blender έχει ένα σύστημα Game Engine, όπου δημιουργά την ψευδαίσθηση του παιχνιδιού, κάνοντας δηλαδή το χρήστη να πιστεύει ότι ο εικονικός κόσμος είναι πραγματικός. Το στάδιο αυτό αναλύεται στο κεφάλαιο 5. 9

3 ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ (MODELING) 3.1 Εισαγωγή Η μοντελοποίηση είναι μια σύνθετη διαδικασία για την δημιουργία τρισδιάστατων αντικειμένων. Για παράδειγμα, ο καλλιτέχνης σχεδιάζει τον κόσμο, τους χαρακτήρες και τα αντικείμενα που περιέχει το παιχνίδι. Μια από τις δύσκολες αποφάσεις είναι το πώς θα απεικονιστεί το τρισδιάστατο αντικείμενο. Όπως ένας γλύπτης, έτσι και οι καλλιτέχνες στην μοντελοποίηση θα πρέπει, αρχικά, να αναλύσουν το αντικείμενο και να υποδομήσουν το σχεδιασμό. [Derakhshani, 2006, σ 87] Εικόνα 18: Μοντελοποίηση στο λογισμικό Maya 3.2 Είδη γεωμετρίας Υπάρχουν 3 είδη γεωμετρίας που μπορεί ο κάθε καλλιτέχνης να δημιουργήσει διάφορα μοντέλα. Αυτά τα είδη γεωμετρίας λέγονται: Polygon, Nurbs και Subdivision Surfaces. Στο πρόγραμμα αυτό, σου επιτρέπει να δημιουργήσεις μοντέλα, χρησιμοποιώντας και τα τρία είδη γεωμετρίας που υπάρχουν, επειδή, το κάθε είδος συμπεριφέρεται διαφορετικά και έχει τις δικές του ικανότητες. [Robinson & Stein, 2007, σ.44 Derakhshani, 2006, σ.87] 3.2.1 Polygonal modeling Polygonal modeling είναι ένας από τους πιο διαισθητικούς τρόπους για ένα μοντέλο. Είναι εύκολα να κατασκευαστούν, γιατί η επιφάνειά της είναι απλή. Ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά του, είναι η δημιουργία οποιουδήποτε σχήματος, προσθέτοντας λεπτομέρειες σε συγκεκριμένες περιοχές που χρειάζεται. [Robinson & Stein, 2007, σ.46 Maestri & Larkins, 2006, σ.35-36] 10

Εικόνα 19: Polygonal modeling 3.2.2 Nurbs modeling Nurbs modeling είναι βασισμένα στα μαθηματικά τα οποία είναι πιο περίπλοκα από ότι τα μαθηματικά των Polygons. Ο λόγος του είναι επειδή η μοντελοποίηση των Nurbs απαιτεί περισσότερη επεξεργασία. Κύριο χαρακτηριστικό, είναι η δημιουργία καμπύλων σχημάτων και γραμμών, με αποτέλεσμα να χρησιμοποιούνται οργανικές μορφές, όπως είναι τα ζώα και ο άνθρωπος. Αυτά τα οργανικά σχήματα δημιουργούνται από τα Εικόνα 20: Nurbs modeling 11

λεγόμενα Patch Modeling τα οποία έχουν ως αποτέλεσμα την δημιουργία πολύπλοκων σχημάτων. [Maestri & Larkins, 2006, σ.19, 24 Derakhshani, 2006, σ.90] 3.2.3 Subdivision Surfaces Subdivision Surfaces ενσωματώνονται στην μοντελοποίηση των Polygon και Nurbs, δίνοντας στην δημιουργία, πιο ομαλά και οργανικά σχήματα. Οι καλλιτέχνες, για την δημιουργία των Subdivision Surfaces, συνήθως ξεκινούν με τα Polygon modeling. Στην συνέχεια, χρησιμοποιούν τα μαθηματικά των Nurbs για να ομαλοποιήσουν τις τραχείς επιφάνειες των Polygonς. Για παράδειγμα, γίνεται εύκολη η μετατροπή από ένα Polygon κύβο σε μια σφαίρα, χρησιμοποιώντας Subdivision Surfaces. [Derakhshani, 2006, σ.92 Maestri & Larkins, 2006, σ.44] Εικόνα 21: Subdivision Surfaces 3.2.4 Είδος γεωμετρίας για εφαρμογή παιχνιδιών Για εφαρμογές παιχνιδιών είναι καλύτερα η χρήση του Polygonal modeling επειδή ανταποδίδει σωστά τα μοντέλα στο render, καθώς το παιχνίδι βρίσκεται σε λειτουργία. Οι καλλιτέχνες που δημιουργούν τρισδιάστατα παιχνίδια, προτιμούν να δημιουργούν μοντέλα χαμηλής ανάλυσης (Low resolution) για να μπορούν να αποδώσουν σωστά στο πραγματικό χρόνο. Ένα άλλο χαρακτηριστικό του Polygon μοντέλου, είναι ότι μπορεί να αποδώσει με 12

απλές επιφάνειες που είναι χρήσιμες για την δημιουργία character animation. Δηλαδή, τα Polygon είναι πιο εύκολα στην μεταχείριση και στην κατασκευή, όταν τοποθετείς σκελετό και texture στα τρισδιάστατα αντικείμενα. Γι αυτό το λόγο, το Blender game engine υποστηρίζει την δημιουργία του Polygon μοντέλου. [Derakhshani, 2006, σ.89-90,94 Maestri & Larkins, 2006, σ.35-37 Robinson & Stein, 2007, σ.46,161 Autodesk Maya Press (the art of Maya), 2007, σ.77] Εικόνα 22: Low & High Resolution 3.3 Static Object Modeling 3.3.1 Polygon Πριν την εκκίνηση της μοντελοποίηση με τα polygon, θα πρέπει να κατανοήσουμε σωστά το είδος της γεωμετρίας που θέλουμε να συνθέσουμε κάποιο μοντέλο. Στο λογισμικό Maya, μας δίνει εργαλεία για να επεξεργαστούμε την γεωμετρία του σχήματος, έτσι ώστε να μην χρειάζεται μαθηματικές εξισώσεις. [Autodesk Maya Press (Learning Autodesk Maya - the modeling & animation handbook), 2007, σ. 17 Autodesk Maya Press (the art of Maya), 2007, σ.75-76] 13

Εικόνα 22: Polygonal Mesh Τα polygonal mesh είναι πολλαπλά σχήματα που αποτελούνται από τα vertices, edges, faces και UVs τα οποία τροποποιούνται για την δημιουργία αντικειμένων και είναι πολύ σημαντικά στην μοντελοποίηση και στην υφή -+(texturing). Τα vertices είναι τα σημεία στο τρισδιάστατο χώρο. Τα edges είναι ενωμένα 2 vertices και σχηματίζουν μια ευθεία γραμμή. Τα faces είναι 3 ή περισσότερα vertices συνδεδεμένα μεταξύ τους. Όταν ένα face έχει 3 vertices τότε σχηματίζεται ένα τρίγωνο, όταν έχει 4 vertices, σχηματίζεται τετράπλευρο και όταν έχει περισσότερα vertices λέγεται n-gons. Τα edges και τα faces μπορούν να μετακινηθούν (moved), κλιμακωθεί (scaled) ή να περιστραφεί (rotated), ενώ τα vertices μπορούν μόνο να μετακινηθούν (moved). Τα UVs είναι η κάθε επιφάνεια που δημιουργείται στο τρισδιάστατο χώρο και καθορίζεται από 2 διαστάσεις (u,v). Οι συντεταγμένες UV χρησιμοποιούνται για την τοποθέτηση υφής (texture). [Derakhshani, 2006, σ.89 Autodesk Maya Press (the art of Maya), 2007, σ.91 Maestri & Larkins, 2006, σ.37 Robinson & Stein, 2007, σ.46,161,163] 14

Εικόνα 23: Polygon Primitives Tο λογισμικό Maya περιλαμβάνει 12 αρχέγονοι τύποι σχημάτων (polygon primitives) τα οποία είναι συνδυασμοί αντικειμένων και σχημάτων που τροποποιώντας το σχήμα τους, σχηματίζουν ένα επιθυμητό αντικείμενο. Τα δώδεκα αυτά αντικείμενα είναι: sphere, cube, cylinder, cone, plane, and torus, prism, pyramid, pipe, helix, soccer ball and platonic solids. Η χρήση των polygon primitive, για τους καλλιτέχνες, είναι το σημείο εκκίνηση τους, λόγο του ότι τα περισσότερα σχήματα αυτά, είναι κλειστά και τους δίνει την δυνατότητα, να τα επεξεργαστούν με ευκολία. [Derakhshani, 2006, σ.94 Autodesk Maya Press (the art of Maya), 2007, σ.91 Maestri & Larkins, 2006, σ.37 Robinson & Stein, 2007, σ.46] Εικόνα 24: Extruding Faces Χρησιμοποιώντας τα polygonal primitives, το λογισμικό Autodesk Maya παρέχει διάφορα εργαλεία για να γίνει επεξεργασία σε αυτά. Ένα σημαντικό εργαλείο είναι το Extruding Faces το οποίο εξευγενίζει το σχήμα, προεξέχοντας faces από ένα polygon. Η προεξοχή αυτή επιτρέπει στο σχήμα να μετακινηθεί (move), να κλιμακωθεί (scale) ή και να περιστραφεί (rotate). [Autodesk Maya Press (the art of Maya), 2007, σ.91] 15

3.3.2 Δημιουργία Σκηνών Ο κόσμος των τρισδιάστατων διαδραστικών εφαρμογών, όπως είναι τα παιχνίδια, περιλαμβάνουν από σκηνικά και χαρακτήρες. Τα σκηνικά επιτρέπουν στο χρήστη να αλληλεπιδράσει με το περιβάλλον και με τα αντικείμενα που παρέχει, μέσα σε πραγματικό χρόνο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, τα σκηνικά να προσφέρουν την αίσθηση του ρεαλιστικού κόσμου. Το παιχνίδι αποτελείται από πέντε σκηνικά. Τα σκηνικά του παιχνιδιού συμπεριλαμβάνουν εξωτερικούς και εσωτερικούς χώρους. Οι εξωτερικοί χώροι είναι το δάσος, η πλατεία του Malo και η πόλη. Ενώ στους εσωτερικούς χώρους περιλαμβάνει το υπνοδωμάτιο και το παλάτι. Όλα αυτά τα σκηνικά, υπάρχει μόνο μια έξοδο (πόρτα) όπου σε καθοδηγεί στο επόμενο σκηνικό. Εικόνα 25: Δέντρο Το αρχκό στάδιο, ο χρήστης-παίκτης βρίσκεται μέσα στο δάσος όπου περιέχει δέντρα και μανιτάρια. Η περίφραξη του δάσους αποτελείται από βουνά. Ο χρήστης πρέπει να εξερευνήσει το τρισδιάστατο χώρο, βρίσκοντας τα δέκα βελανίδια μέσα σε δυο λεπτά για να ανοίξει η πόρτα και να περάσει στο επόμενο στάδιο. Στο επόμενο στάδιο είναι η πλατεία του Malo, όπου εκεί περιέχει τέσσερις πλευρές (περίφραξη) από φανταστικά κτίρια, ένα αυτοκίνητο, δρόμους, Εικόνα 26: Κρεβάτι πεζόδρομους και ένα άγαλμα του Malo. Σε αυτό το στάδιο, ο παίκτης θα πρέπει να ψάξει τα δώδεκα βελανίδια, σε χρόνο δυο και μισό λεπτά. Το τρίτο στάδιο ο χρήστης είναι σε ένα υπνοδωμάτιο. Το υπνοδωμάτιο έχει δυο κρεβάτια, γραφείο, καρέκλες, και βιβλιοθήκη. Εδώ, μέσα σε τέσσερα λεπτά, ο χρήστης θα πρέπει να 16

βρει δεκαπέντε βελανίδια. Στο επόμενο στάδιο, ο παίκτης βρίσκεται σε μια πόλη όπου έχει καταστήματα, δρόμους, πεζόδρομους, πολυκατοικίες και αυτοκίνητα. Θα πρέπει ο χρήστης να βρει είκοσι βαλανίδια, σε τέσσερα λεπτά. Και το τελευταίο στάδιο, ο παίκτης βρίσκεται μέσα στο παλάτι, στο χώρο όπου βρίσκεται η αγαπημένη του Luna. Εκεί είναι οι φρουροί, όπου προφυλάσσουν το μοχλό, για να μην ανοίξει η φυλακή. Ο χρήστης-παίκτης έχει ένα λεπτό χρόνο για να ανοίξει την φυλακή. 3.4 Δημιουργία Χαρακτήρων Εικόνα 27: Churri ο πρωταγωνιστής του παιχνιδιο 17

Σε όλα τα παιχνίδια platformers action περιλαμβάνουν χαρακτήρες. Οι χαρακτήρες δεν είναι αποκλειστικά σχεδιασμένα σε ανθρώπινες μορφές. Πολλές φορές οι σχεδιαστές δημιουργούν τους χαρακτήρες σε μορφές ζώων ή οποιοδήποτε ζωντανών οργανισμών που θα μπορούν να χαρακτηριστούν ως χαρακτήρες. Ο σχεδιασμός των χαρακτήρων εμπεριέχει την εξωτερική εμφάνιση και την προσωπικότητα τους, ενσωματώνοντας μέσα στο σενάριο του παιχνιδιού. Η τοποθέτηση του χαρακτήρα μέσα στο παιχνίδι, θα πρέπει να είναι ευχάριστο και διαδραστικό, ακολουθώντας κάποιους σταθερούς κανόνες του παιχνιδιού. [Dunniway & Novak, 2008, σ.103-105] Ένα από τους χαρακτήρες του παιχνιδιού είναι ο πρωταγωνιστής, ο οποίος είναι ο πιο σημαντικός μέσα στο παιχνίδι. Ο πρωταγωνιστής μετακινείται και αλληλεπιδρά μέσα στο τρισδιάστατο περιβάλλον, τον οποίο ελέγχεται από το χρήστη-παίκτη και παράλληλα καθοδηγεί την ιστορία του παιχνιδιού. [Novak, 2008, σ.156-157] Εικόνα 28: O χαρακτήρα του Christopher Plush, του παιχνιδιού Yo Frankie Στην διπλωματική εργασία, ο πρωταγωνιστής είναι ένα μικρό σκιουράκι, που λέγεται Churri. Είναι σχηματισμένος με polygonal modeling, λόγο της εύκολης και απλής γεωμετρίας του. Τα κύρια χαρακτηριστικά της εξωτερικής εμφάνισης του Churri είναι το μεγάλο κεφάλι και μάτια σε σχέση με το υπόλοιπο σώμα, η μακριά φουντωτή ουρά και τα πισινά του πόδια σχετικά μεγάλα. Το σώμα του είναι παρμένο από το χαρακτήρα του Christopher Plush, του παιχνιδιού Yo Frankie (http://www.yofrankie.org/). Ο χαρακτήρας αυτός είναι ένας αρουραίος, περπατά στα τέσσερα του, έχει μακριά πόδια και χέρια και μια λεπτή και μακριά ουρά. Το σώμα του Churri είναι στη κάθετη όψη, δηλαδή περπατά μόνο με τα δυο του πόδια, μικρά χέρια και μια μεγάλη, φουντωτή ουρά. 18

Τα δευτερεύοντα μοντέλα είναι η αγαπημένη του Churri, η Luna και ο απαγωγέας, o Malo. H Luna παίρνει το ίδιο σωματότυπο του Churri, με τα ίδια χαρακτηριστικά προσώπου, προσθέτοντας, πάνω στην κεφαλή της, ένα μικρό φιογκάκι. Ενώ ο απαγωγέας έχει μια τερατόμορφη, ανθρώπινη μορφή που το σώμα του είναι σε σχήμα το καβούκι. Πίσω στο καβούκι υπάρχουν κώνοι σαν αγκάθια ενώ μπροστά είναι τα χέρια του σε σχήμα κυλίνδρου. Το Εικόνα 29: Luna κεφάλι του είναι σφαιρικό, τα μάτια του σε σχήμα έλλειψη, το στόμα του είναι αρκετά μεγάλο με δυο μυτερά δόντια που βγαίνουν προς τα έξω και τα αυτιά του είναι μεγάλα και μυτερά. Επίσης υπάρχουν μικροί χαρακτήρες που υποδηλώνουν τους φρουρούς του παλατιού. Αυτοί οι φρουροί προφυλάσσουν την Luna για να μην την πάρει ο Churri. Οι φρουροί είναι σε σχήμα κώνου με μεγάλα σφαιρικά μάτια και ένα μεγάλο στόμα που προεξέχονται δυο μυτερά δόντια, όπως έχει ο Malo. Εικόνα 30: O Malo (αριστερά) και ο φρουρός του παλατιού (δεξιά) 19

4 Animation 4.1 Εισαγωγή Animation περιλαμβάνει την δημιουργία μιας σειράς εικόνων (δισδιάστατο) ή θέσεων ενός μοντέλου (τρισδιάστατο), έτσι ώστε όταν παρουσιάζονται σε ταχεία προβολή να δημιουργείται η ψευδαίσθηση της κίνησης. Η κίνηση αυτή μπορεί να δημιουργηθεί και να παρουσιαστεί με πολλούς τρόπους. [Mullen, 2007, σ. 242 Brito, 2008, σ.258] Εικόνα 31: Animation στο χαρτί Αρχικά, οι animators χρησιμοποιούσαν την παραδοσιακή τεχνική απόδοσης της κίνησης, σχεδιάζοντας ένα σχέδιο ή εικόνα πάνω σε ένα χαρτί. Κάθε σχέδιο διαφέρει ελάχιστα από το προηγούμενο, έτσι ώστε να σχηματιστεί η ψευδαίσθηση της κίνησης. Αυτή την στιγμή έχει ξεπεραστεί ο παραδοσιακός τρόπος και τα σχέδια δημιουργούνται απευθείας στον ηλεκτρονικό υπολογιστή. Οι animators σήμερα, χρησιμοποιούν διάφορα λογισμικά προγράμματα για τον σχεδιασμό της εικόνας και την μετακίνηση της κίνησης και της κάμερας. 4.2 Key frame animation 4.2.1 Εισαγωγή Για μια απλή και γρήγορη κίνηση ενός αντικειμένου γίνεται με την χρήση key frame. Η χρήση του key frame αποτελείται από πολλαπλά καρέ (frames). Αυτά τα καρέ τοποθετούνται "key" για να προσδιορίσουν την θέση ή κατάσταση ενός αντικειμένου. Το αντικείμενο Εικόνα 32: Η δημιουργία Κey frames Animation 20